Батарея XIX века продолжает работать спустя 185 лет: принципы работы самой долговечной батареи в мире

В уединённом коридоре Кларендонской лаборатории Оксфордского университета размещена одна из величайших научных загадок современности. Скромное устройство, заключённое за двойным стеклом, непрерывно функционирует уже более 185 лет, став свидетелем почти двух столетий человеческой истории. Оксфордский электрический звонок представляет собой феномен, который бросает вызов современному пониманию энергетических систем и ставит под сомнение принципы, считающиеся незыблемыми в области электрохимии.

Историческое происхождение и конструктивные особенности

История этого удивительного устройства начинается в середине XIX века, когда преподобный Роберт Уолкер, профессор экспериментальной философии (так тогда называлась физика) в Оксфорде, приобрёл необычный прибор у лондонской фирмы Watkin and Hill. Собственноручная надпись Уолкера гласит «Установлен в 1840 году», хотя некоторые источники предполагают, что устройство могло быть создано на пятнадцать лет раньше.

Конструкция звонка поражает своей простотой. Два латунных колокольчика располагаются под парой «сухих батарей», соединённых последовательно, что создаёт противоположные электрические заряды на колоколах. Между ними подвешен крошечный металлический шарик диаметром всего четыре миллиметра, выполняющий функцию молоточка.

Принцип работы основан на электростатических силах, которые принципиально отличаются от современных электрохимических систем. Когда шарик касается одного колокола, он заряжается от соответствующей батареи и тут же отталкивается, устремляясь к противоположному колоколу с обратным зарядом. Процесс повторяется с частотой около двух герц, создавая непрерывное колебательное движение.

Физические основы долговечности

Система требует высокого напряжения для создания движения, но потребляет минимальный ток - всего один наноампер при каждом колебании. Напряжение между колоколами составляет впечатляющие 2000 вольт, что почти в десять раз превышает напряжение бытовой электросети.

Эффективность системы обусловлена тем, что между колоколами переносится ничтожно малое количество заряда. Вся утрата энергии обусловлена исключительно воздействием воздушного сопротивления, что делает систему чрезвычайно экономичной. Доктор Роберт Тейлор из Оксфорда объясняет: «Малое количество заряда перетекает между 2-мя концами, и единственная потеря, по сути, это сопротивление воздуха».

Загадочная конструкция сухих батарей

Несмотря на почти двухвековую историю изучения, точный состав батарей остаётся тайной. Исследователи предполагают, что они представляют собой разновидность батарей Zamboni — одного из первых типов электрических элементов, изобретённых итальянским священнослужителем и учёным-физиком Джузеппе Замбони в 1812 году.

Конструкция батарей Замбони включала в себя множество пар дисков, изготовленных из оловянной фольги. Эти диски были прикреплены к бумаге, которая была тщательно пропитана раствором сульфата цинка, а на противоположной стороне покрытия находился слой диоксида марганца. Весь набор дисков герметично запечатывался в расплавленной сере для предотвращения утечки электролита и защиты от атмосферной влаги.

А.Дж. Крофт, бывший исследователь Кларендонской лаборатории, писал в 1984 году: «Состав батарей точно неизвестен, но очевидно, что внешнее покрытие выполнено из серы, которая герметизирует элементы и электролит». Это серное покрытие придаёт батареям сходство со свечами, что долгое время вводило в заблуждение наблюдателей.

Рекордные достижения и научное признание

За время своего существования Оксфордский звонок совершил поистине астрономическое количество колебаний. Подсчёты показывают, что устройство прозвонило более 10 миллиардов раз, что принесло ему место в Книге рекордов Гиннесса как «самой долговечной батарее в мире».

В настоящее время звучание колокольчиков стало практически неслышимым для человеческого уха из-за снижения напряжения. Наблюдатели могут видеть лишь едва заметное дрожание металлического шарика между колоколами

Современные попытки воспроизведения

Попытки воссоздать принципы работы Оксфордского звонка продолжаются и в наше время. В 2025 году в журнале Physics Teacher была опубликована статья (есть видео) о репликации устройства для образовательных целей. Современные исследователи стремятся понять секреты конструкции, не нарушая целостности оригинала.

Создание собственных батарей Замбони требует чередующихся дисков из серебряной бумаги (бумаги с тонким слоем цинка с одной стороны), покрытых диоксидом марганца и мёдом. Диски диаметром около 20 мм собираются в стопки толщиной до нескольких тысяч слоёв, а затем герметизируются в расплавленной сере.